Разрушение труб часто происходит из-за применения некачественного кирпича (a, б). Влагостойкая облицовка способна защитить кладку (в). Силикатный кирпич для строительства дымоходов непригоден (г) 
За окном - промозглый осенний вечер, а в камине ярко пылает огонь, и комнату наполняет совершенно особое тепло... Чтобы эта загородная идиллия стала реальностью, нужен грамотно спроектированный и смонтированный дымоход, о котором, к сожалению, нередко вспоминают в последнюю очередь.
Степень надежности и эффективности работы дымоходов в значительной мере зависит от подключенных к ним отопительных устройств, и наоборот. Поэтому для каждого типа каминов существует оптимальный вариант дымовой трубы.
Очень разные камины
И наконец, последний тип - каминопечи. Главная отличительная черта подобных устройств, придающая им сходство с настоящей печью, - наличие встроенного дымового канала, проходя по которому дымовые газы охлаждаются до довольно низкой температуры. В связи с этим возникает потребность в массивном кладочном либо хорошо утепленном модульном дымоходе.
Дорогу дыму!
Этнографические штрихи
Весьма экзотическими дымоходами были оборудованы дома корейских поселенцев в Уссурийском крае. Вот как описывал их В. К. Арсеньев: «Внутри... имеется глиняный кан. Он занимает больше половины помещения. Под каном проходят печные трубы, согревающие полы в комнатах и распространяющие тепло по всему дому. Дымовые ходы выведены наружу в большое дуплистое дерево, заменяющее трубу».
У некоторых народов Поволжья и Сибири до 30-х гг. ХХ в. был распространен чувал - пристенный открытый очаг с нависающим над ним прямым дымоходом. Очаг сооружали из камней или бревен, покрытых слоем глины, а дымоход - из полого дерева и обмазанных глиной тонких жердей. Зимой чувал топили весь день, на ночь трубу затыкали.
Кирпичные дымоходы до недавнего времени как в городском, так и в сельском строительстве были практически безальтернативными. Будучи универсальным конструкционным материалом, кирпич позволяет варьировать количество каналов дымоходов и толщину стенок (можно делать необходимые утолщения в местах прохождения перекрытий, кровли, а также при сооружении уличной части дымохода). При соблюдении строительных технологий кирпичный дымоход весьма долговечен. Однако у него есть и недостатки. Из-за значительной массы (труба сечением 260
Для устройства кирпичного дымохода необходима очень высокая квалификация строителей. Каковы наиболее распространенные ошибки при его возведении? Это выбор некачественного или неподходящего кирпича (слабо обожженного перегородочного или стенового); толщина кладочных швов более 5 мм; кладка на ребро; применение ступенчатой («зубчатой») кладки на наклонных участках; неправильное приготовление раствора (например, если соотношение частей глины и песка выбрано без учета жирности глины), неаккуратная колка или резка кирпича; невнимательное заполнение и перевязка кладочных швов (наличие пустот и сдвоенных вертикальных швов); кладка трубы вплотную к конструкциям из сгораемых материалов.
Состояние кирпичной трубы требует постоянного контроля. Прежде ее непременно белили, поскольку на белой поверхности легче заметить копоть, свидетельствующую о наличии трещин.
Мнение специалиста
Кирпичная труба верой и правдой служила человеку на протяжении столетий. Кладка печей и каминов из этого материала - почти искусство. Парадокс в том, что в период массового дачного строительства в нашей стране мастерство это понесло серьезный урон. Последствия "работы" многочисленных горе-печников были печальны, а главное - они породили недоверие к кирпичным топкам и дымоходам. А потому возникли и сохраняются благоприятные условия для продвижения на отечественный рынок дымоходных систем заводской готовности.
Александр Жиляков,
руководитель оптового отдела компании «Сауны и Камины»
Трубы из нержавеющей стали смело можно отнести к наиболее широко применяемому сегодня типу дымоходов. Стальные модульные системы обладают целым рядом неоспоримых достоинств. Главные из них - небольшая масса, легкость монтажа, богатый выбор труб разного диаметра и длины, а также фасонных элементов. Стальные дымоходы изготовляют в двух вариантах - одно- и двухконтурном (последний - в виде "сандвича" из двух коаксиальных труб с прослойкой из негорючей термоизоляции). Первые предназначены для монтажа в отапливаемых помещениях, подключения камина к уже существующему дымоходу, а также санации старых кирпичных труб. Вторые представляют собой готовое конструктивное решение, одинаково подходящее для монтажа дымохода как внутри здания, так и снаружи. Особый вид дымовых каналов из нержавеющей стали - гибкие одно- и двустенные (без термоизоляции) гофрированные рукава.
Для производства одноконтурных дымоходов и внутренних труб дымоходов типа "сандвич" используют легированную жаро- и кислотостойкую листовую сталь (обычно толщиной 0,5-0,6 мм). Одноконтурные дымоходы из углеродистой стали, покрытые снаружи и изнутри специальной эмалью черного цвета (такие есть, например, в ассортименте компании Bofill , Испания), по жаростойкости даже превосходят трубы из нержавейки; конденсат им также не страшен, но лишь при условии целостности покрытия, которое легко повредить (скажем, при чистке дымохода). Срок службы труб без покрытия из "черной" стали толщиной 1 мм не превышает 5 лет.
Кожух (обечайку) труб-«сандвичей», как правило, делают из обычной (нежаростойкой) нержавеющей стали, которую полируют электрохимическим способом до зеркального блеска, а некоторые производители, такие, как Jeremias (Германия), предлагают окраску эмалью в любой цвет по шкале RAL. Применение кожуха из оцинкованной стали оправданно лишь при установке дымохода внутри здания. Снаружи такая труба, если активно эксплуатировать дымоход, прослужит недолго: из-за периодического нагревания коррозия усиливается.
Мнение специалиста
Нержавеющие стали, используемые для производства дымоходов, делятся на две категории: магнитные ферритовые (в американской системе стандартизации ASTM - это AISI 409, 430, 439 и т. д.) и немагнитные аустенитные (AISI 304, 316, 321 и т. д.). По данным наших испытаний стали AISI 409 (состав: 0,08 % C, 1 % Mn, 1 % Si, 10,5-11,75 % Cr, 0,75 % Ti), критическое значение температуры во внутренней трубе утепленного фрагмента дымохода, при которой стал заметен эффект межкристаллической коррозии, было равно 800-900
Алексей Матвеев,
руководитель коммерческого отдела компании «НИИ КМ»
Слой термоизоляции в трубах-"сандвичах" решает сразу три задачи: предотвращает негативно влияющее на тягу переохлаждение дымовых газов, не позволяет температуре внутренних стенок дымохода опуститься до точки росы и, наконец, обеспечивает пожаробезопасную температуру внешних стенок. Выбор изоляционных материалов невелик: обычно это вата - базальтовая (Rockwool, Дания; Paroc , Финляндия) или кремнийорганическая (Supersil, "Элитс", обе - Россия), перлитный песок (но его можно засыпать лишь в процессе монтажа дымохода).
Такая весьма важная характеристика дымохода, как газоплотность, зависит от конструкции стыков труб, поэтому каждый производитель стремится довести ее до совершенства. Так, герметизацию дымовой трубы Hild (Франция) обеспечивают центрирующие муфты; сдвоенный кольцевой выступ, образующийся на стыке, обжимают хомуты, входящие в комплект поставки каждого модуля. В дымоходах Raab предусмотрено конусообразное соединение в сочетании с кольцевым выступом. В системах Selkirk (Великобритания) высокой газоплотности удается достичь благодаря особой конструкции хомута. Подавляющее же большинство дымоходов из нержавейки монтируют традиционным способом, и здесь многое зависит от качества деталей. Обычно верхний модуль надевают на нижний, однако одноконтурные, а при наружной прокладке и двухконтурные модули следует стыковать, вставляя верхний в нижний, что позволит избежать протечек конденсата через стыки.
Дымоходы для каминов с различными характеристиками
| Тип камина | Особенность горения | КПД, % | Температура отводимых газов, | Тип дымохода |
|---|---|---|---|---|
| С открытой топкой | Доступ воздуха не ограничен | 15-20 | До 600* | Кирпичный, из жаропрочного бетона |
| С закрытой топкой | Доступ воздуха может быть ограничен | 70-80 | 400-500 | Кирпичный, из жаропрочного бетона, модульный утепленный из нержавеющей стали или керамический, в пределах отапливаемых помещений - одноконтурный стальной эмалированный |
| Каминопечи | Доступ воздуха ограничен, газы охлаждаются, проходя по интегрированным каналам | До 85 | 160-230** | Кроме перечисленных выше: из талькомагнезита или талькохлорита - массивный либо с внутренней трубой (стальной, керамической) |
* - при использовании в качестве топлива твердолиственных пород, каменного угля, а также при избыточной тяге температура может превысить указанное значение;
** - для каминопечей из талькомагнезита; для металлических - до 400
Керамические дымоходы - это те же самые "сандвичи", но "приготовленные" по совершенно иному рецепту. Внутренняя труба представляет собой гончарное изделие из шамотной массы, средний слой - неизменная базальтовая вата, наружный - секции из легкого бетона либо зеркальная нержавейка. Такие системы представляет на отечественном рынке компания Schiedel (Германия).
Дымоходы из керамики устойчивы к высоким температурам (до 1000
Есть у керамических систем и свои минусы. Дымоходы с кожухом из бетона обладают значительной массой (1 пог. м весит от 80 кг), могут быть использованы только в качестве коренных (отдельно стоящих), не позволяют обходить препятствия. «Слабым звеном» таких дымоходов является узел подключения. Производители предусматривают применение металлического модуля (модулей), который имеет меньший срок службы и поэтому в будущем потребует замены, что необходимо предусмотреть при строительстве камина.
Дымоходы Raab с внутренней трубой из нержавеющей стали и бетонным кожухом:
с вентиляционным каналом (а)
или без него (б)
И наконец, металл не слишком хорошо сочетается с керамикой, поскольку обладает высоким коэффициентом теплового расширения: по периметру стальной трубы там, где она входит в керамическую, необходимо оставлять довольно большой (около 10 мм) зазор, который заполняют асбестовым шнуром либо термостойким герметиком.
Однако высокая надежность и долговечность керамических дымоходов (заводская гарантия - 30 лет, а действительный срок службы, по утверждению производителей, - более 100 лет) позволяют закрыть глаза на перечисленные недостатки. Тем более что цена на изделия компании Schiedel вполне сопоставима со стоимостью импортных систем из нержавеющей стали - сравнительно дорог лишь комплект первых трех метров дымохода, включающий конденсатосборник, ревизию, узел подключения и шибер. Например, дымоход высотой 10 м системы Uni с керамическими трубами диаметром 200 мм без вентиляционного канала стоит около 43 тыс. руб.
Сравнительная стоимость двухконтурного модуля из нержавеющей стали длиной 1000 мм, руб.
| Фирма | Страна | Толщина термоизоляции, мм | Цена (в зависимости от диаметра, мм) | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 150 | 200 | 250 | |||
| Selkirk, модель Europa | Велико-британия | 25 | 6100 | 7500 | 9100 |
| Jeremias | Германия | 32,5 | 3400 | 4300 | 5700 |
| Raab | Германия | 30 | 4450 | 5850 | 7950 |
| Hild | Франция | 25 | 2850 | 3300 | 5100 |
| Bofill | Испания | 30 | 3540 | 4500 | 5700 |
| «Элитс» | Россия | 30 | 3000 | 3480 | 4220 |
| «НИИ КМ» | Россия | 35 | 2235 | 2750 | 3550 |
| FineLine | Россия | 30 | 2600 | 3410 | 4010 |
| «Балтвент-М» | Россия | 25/50 | 2860/3150 | 3660/4030 | 4460/4910 |
| «Инжкомцентр ВВД» | Россия | 25 | 1600 | 2000 | - |
| Rosinox | Россия | 25/50 | 2950/3570 | 3900/4750 | 4700/5700 |
| «Сэлнер» | Россия | 35 | 2550 | 3100 | 4100 |
| «Вулкан» | Россия | 50 | 3050 | 3850 | 4550 |
| «Версия-люкс» | Россия | 35 | 2600 | 3350 | 4120 |
Сколько труб в самый раз?
Вопрос о возможности подключения двух каминов к одному дымоходу относится к разряду спорных. Согласно требованиям СНиП 41-01-2003, "для каждой печи, как правило, следует предусматривать отдельную дымовую трубу или канал... Допускается присоединять к одной дымовой трубе две печи, расположенные в одной квартире на одном этаже. При соединении дымовых труб в них следует предусматривать рассечки (срединные стенки, делящие дымоход на два канала. - Ред. ) высотой не менее 1 м от низа соединения труб". Что касается рассечки, то ее можно сделать только в кирпичном дымоходе. Если же дымоход модульный, достаточно при помощи тройника подсоединить трубу второй топки к трубе первой (если дымовые каналы имеют разный диаметр, то меньший врезают в больший), после чего необходимо увеличить сечение канала. Насколько? Одни специалисты считают, что если запланирована одновременная эксплуатация топок, то площадь сечения определяют простым суммированием. Другие полагают, что достаточно "накинуть" 30-50 %, так как две топки лучше прогреют общую трубу и тяга усилится, но это касается только дымоходов высотой более 6 м.
При подключении к одному дымоходу двух печей, находящихся на разных этажах, все намного сложнее. Практика показывает, что такие системы работают, но лишь при тщательном расчете и многочисленных дополнительных условиях (увеличение высоты дымохода, установка шиберов после нижней топки и на вводном патрубке верхней, соблюдение очередности растопки либо полное исключение одновременной эксплуатации и т. д.).
Обращаем ваше внимание на то, что все сказанное в данном разделе относится только к каминам с закрытой топкой. Открытая топка более пожароопасна и требовательна к тяге, поэтому не допускает никаких «вольностей» и требует сооружения отдельного дымохода.
На улице столбом, в избе скатертью
Плохая тяга, как правило, возникает из-за ошибок при проектировании дымохода. Стремление объяснить ее неблагоприятными погодными условиями (перепадами атмосферного давления и температуры воздуха) необоснованно, поскольку при грамотном решении учитываются и эти факторы. Перечислим причины плохой тяги и ее периодического опрокидывания (то есть возникновения обратной тяги):
Гораздо труднее определить причину в каждом конкретном случае, так как часто действуют сразу несколько факторов, ни один из которых не играет самостоятельной роли. Чтобы улучшить тягу, необходимо изменить конструкцию дымохода, иногда не слишком существенно (например, увеличить толщину термоизоляции на последних полутора-двух метрах трубы). Существует и такая проблема, как избыточная тяга. Справиться с ней можно при помощи шибера. Только предусмотреть его установку надо до начала монтажа дымохода.
Нет дыма без... воды
Основными газообразными продуктами сгорания углеродсодержащих видов топлива являются углекислый газ и водяной пар. Кроме того, при горении испаряется влага, имеющаяся в самом топливе (дровах). В результате взаимодействия водяных паров с окислами серы и азота образуются пары кислот слабой концентрации, конденсирующиеся на внутренней поверхности дымохода при их охлаждении до температуры ниже критической (при сжигании древесины - около 50
Если топить в холодное время года камин с наружным неутепленным металлическим дымоходом, количество конденсата может измеряться литрами в сутки. Кирпичная труба способна аккумулировать тепло, поэтому ведет себя иначе: конденсат образуется только на этапе прогрева трубы (правда, это довольно большой промежуток времени). К тому же материал частично впитывает конденсат, поэтому последний не слишком заметен, что, впрочем, не мешает ему оказывать разрушающее воздействие на кладку. Если интенсивность горения невелика, а температура окружающего воздуха низкая, кирпич может остыть, и конденсат снова начнет образовываться. При недостаточной толщине утеплителя и невысокой температуре отводимых газов (топка отрегулирована на длительное горение) конденсат способен появиться и в модульном дымоходе типа "сандвич". Так или иначе, полностью избавиться от конденсата невозможно, следует лишь уменьшить до минимума его количество (основное средство для этого - применение более эффективной термоизоляции) и не допустить протечек.
Мы затронули лишь небольшую часть проблем, связанных с сосуществованием трубы и дыма. Попытаться в одной статье ответить на все вопросы, возникающие у владельцев каминов, - задача невыполнимая. Часто требуется индивидуальный подход, и, как отмечают специалисты, правильное решение порой могут подсказать лишь опыт и профессиональная интуиция.
Редакция благодарит компании Raab, Rosinox, Schiedel , Tulikivi , «Маэстро», «НИИ КМ», «Сауны и Камины», «ЭкоКамин» за помощь в подготовке материала.
Современный дымоход – это не просто труба для отвода продуктов сгорания, а инженерное сооружение, от которого напрямую зависит КПД котла, экономичность и безопасность работы всей системы отопления. Задымление, обратная тяга и, наконец, пожар - все это может произойти в результате непродуманного и безответственного отношения к дымоходу. Именно поэтому следует серьезно отнестись к подбору материала, комплектующих и монтажу дымохода. Главное назначение дымохода состоит в удалении в атмосферу продуктов сгорания топлива. Дымоход создает тягу, под действием которой в топке образуется воздух, который необходим для горения топлива, а из топки удаляются продукты сгорания. Дымоход должен создавать условия для полного сгорания топлива и отличную тягу. И ещё он должен быть надёжным и долговечным, удобным для монтажа и прочным. И поэтому выбрать неплохой дымоход не так просто, как нам кажется.
Кирпичные дымоходы и современные котлы
Местные сопротивления в прямоугольном дымоходе
Мало кто знает, что единственно правильная форма дымохода - цилиндр. Это обусловлено тем, что образующиеся в прямых углах завихрения препятствуют удалению дыма и приводят к образованию сажи. Все самодельные дымоходы квадратных, прямоугольных и даже треугольных форм не только получаются дороже даже стального круглого дымохода, но еще и создают массу проблем, а главное, могут снизить КПД самого лучшего котла с 95 до 60 %
Круглое сечение дымохода
Старые котлы работали без автоматического регулирования и с высокой температурой отходящих газов. В результате этого дымоходы практически никогда не остывали, а газы не охлаждались ниже точки росы и, как следствие, не портили дымоходы, но при этом много тепла расходовалось не по назначению. Кроме этого, этот вид дымоходов обладает относительно невысокой тягой из-за пористой и шероховатой поверхности.
Современные котлы экономичны, их мощность регулируется в зависимости от потребностей обогреваемого помещения, и поэтому, они работают не все время, а только в периоды, когда температура в помещении падает ниже заданной. Таким образом, существуют отрезки времени, когда котел не работает, а дымоход остывает. Стенки дымохода, работающего с современным котлом, практически никогда не нагреваются до температуры выше температуры точки росы, что приводит к постоянному скоплению водяного пара. А это в свою очередь приводит к порче дымохода. Старый кирпичный дымоход может разрушаться при новых условиях работы. Так как в отходящих газах содержится: СО, CO2 , SO2 , NOx , температура отходящих газов настенных газовых котлов довольно низкая 70 – 130 оС. Проходя по кирпичному дымоходу, отходящие газы остывают и при достижении точки росы ~ 55 – 60 оC выпадает конденсат. Вода, осаждаясь на стенках в верхней части дымохода, приведет к тому, что они будут намокать, кроме того, при соединении
SO2 + H2O = H2SO4
образуется серная кислота, что может привести к разрушению кирпичного канала. Что бы избежать выпадения конденсата, желательно использовать утепленный дымоход или в существующий кирпичный канал установить трубу из нержавеющей стали.
Образование конденсата
При оптимальных условиях работы котла (температура отходящих газов при входе 120-130°С, при выходе из устья трубы - 100-110°С) и прогретой дымовой трубе водяные пары уносятся вместе с дымовыми газами наружу. При температуре на внутренней поверхности дымовой трубы ниже температуры точки росы газов, водяные пары охлаждаются и оседают на стенках в виде мельчайших капель. Если это повторяется часто, кирпичная кладка стен дымовых каналов и трубы пропитывается влагой и разрушается, а на наружных поверхностях трубы появляются черные смолистые отложения. При наличии конденсата резко ослабевает тяга, в помещениях ощущается запах гари.
Уходящие дымовые газы по мере охлаждения в дымоходах уменьшаются в объеме, а водяные пары, не изменяясь в массе, постепенно насыщают уходящие газы влагой. Температура, при которой водяные пары полностью насытят объем уходящих газов, т е. когда относительная влажность их будет равна 100 % - является температурой точки росы: содержащиеся в продуктах сгорания водяные пары начинают переходить в жидкое состояние. Температура точки росы продуктов сгорания различных газов – 44 -61°С.
Образование конденсата
Если газы, проходя по дымовым каналам, сильно охлаждаются и понижают свою температуру до 40 – 50°С, то на стенках каналов и дымовой трубы оседают водяные пары, образующиеся в результате испарения воды из топлива и сгорания водорода. Количество конденсата зависит от температуры уходящих газов.
Трещины и отверстия в трубе, сквозь которые проникает холодный воздух, также способствуют охлаждению газов и образованию конденсата. Когда сечение канала трубы или дымохода выше требуемого, дымовые газы поднимаются по ней медленно и холодный наружный воздух охлаждает их в трубе. Большое влияние на силу тяги оказывает также поверхность стенок дымоходов, чем они глаже, тем сильнее тяга. Шероховатости в трубе способствуют снижению тяги и задерживают на себе сажу. Образование конденсата зависит также от толщины стенок дымовой трубы. Толстые стенки медленно прогреваются и хорошо сохраняют тепло. Более тонкие стенки нагреваются быстрее, но плохо сохраняют тепло, что приводит к их охлаждению. Толщина кладки кирпичных стенок дымовых труб, проходящих во внутренних стенах здания, должна быть не менее 120 мм (полкирпича), а толщина стенок дымовых и вентиляционных каналов, расположенных в наружных стенах здания, - 380 мм (полтора кирпича).
Большое влияние на конденсацию водяных паров, содержащихся в газах, оказывает температура наружного воздуха. В летнее время года, когда температура относительно высокая, конденсация на внутренних поверхностях дымовых труб слишком мала, так как их стенки долго остывают, поэтому с хорошо прогретых поверхностей дымовой трубы влага мгновенно испаряется и конденсат не образуется. В зимнее время года, когда наружная температура имеет отрицательное значение, стенки дымовой трубы сильно охлаждаются и конденсация водяных паров увеличивается. Если дымоход не утеплен и сильно охлаждается, возникает повышенная конденсация водяных паров на внутренних поверхностях стенок дымовой трубы. Влага впитывается в стенки трубы, что вызывает отсыревание кладки. Особую опасность это представляет в зимнее время, когда под действием морозов образуются ледовые пробки в верхних участках (в устье).
Обледенение дымохода
Не рекомендуется присоединять навесные газовые котлы к дымовым трубам больших сечений и высоты: ослабевает тяга, на внутренних поверхностях образуется повышенный конденсат. Образование конденсата наблюдается и при присоединении котлов к очень высоким дымовым трубам, так как значительная часть температуры дымовых газов расходуется на прогрев большой поверхности теплопоглощения.
Утепление дымовых труб
Чтобы избежать переохлаждения дымовых газов и выпадения конденсата на внутренние поверхности дымовых и вентиляционных каналов, необходимо выдерживать оптимальную толщину наружных стен или утеплять их снаружи: оштукатурить, закрыть железобетонными или шлакобетонными плитами, щитами или глиняными кирпичами.
Стальные трубы необходимо использовать предварительно изолированные либо утеплять. Тип и толщину изоляции поможет выбрать любой производитель.
Таблица. Б.2
| t , C | , кг/м 3 | , Дж/(кг· K ) | , [Вт/(м·К)] | , м 2 /с | Pr |
| 100 | 0,950 | 1068 | 0,0313 | 21,54 | 0,690 |
| 200 | 0,748 | 1097 | 0,0401 | 32,80 | 0,670 |
| 300 | 0,617 | 1122 | 0,0484 | 45,81 | 0,650 |
| 400 | 0,525 | 1151 | 0,0570 | 60,38 | 0,640 |
| 500 | 0,457 | 1185 | 0,0656 | 76,30 | 0,630 |
| 600 | 0,505 | 1214 | 0,0742 | 93,61 | 0,620 |
| 700 | 0,363 | 1239 | 0,0827 | 112,1 | 0,610 |
| 800 | 0,330 | 1264 | 0,0915 | 131,8 | 0,600 |
| 900 | 0,301 | 1290 | 0,0100 | 152,5 | 0,590 |
| 1000 | 0,275 | 1306 | 0,0109 | 174,3 | 0,580 |
| 1100 | 0,257 | 1323 | 0,01175 | 197,1 | 0,570 |
| 1200 | 0,240 | 1340 | 0,01262 | 221,0 | 0,560 |
Задание № 5. Теплообмен излучением
Стенка трубопроводадиаметром d = …[мм] нагретадо температуры t 1 =…[°С] и имеет коэффициент теплового излучения.Трубопровод помещен в канал сечениемb х h [мм] ,поверхность которого имеет температуруt 2 =…[°С] и коэффициент лучеиспусканияc 2 = … [Вт/(м 2 ·K 4 )] .Рассчитать приведенный коэффициентлучеиспускания и потери теплотыQ трубопроводом за счет лучистоготеплообмена.
Условия задачиприведены в таблице 5.
Значениякоэффициента теплового излученияматериалов приведеныв таблице В.1 приложения В.
Варианты заданий
Таблица. 5
| №задачи | d , [мм ] | t 1 , [°С] | t 2 , [°С] | c 2 ,[Вт/(м 2 ·K 4 )]. | b х h , [мм] | Материал трубы |
| 1 | 400 | 527 | 127 | 5,22 | 600х800 | сталь окисленная |
| 2 | 350 | 560 | 120 | 4,75 | 480х580 | алюминий шероховатый |
| 3 | 300 | 520 | 150 | 3,75 | 360х500 | бетон |
| 4 | 420 | 423 | 130 | 5,25 | 400х600 | железо литое |
| 5 | 380 | 637 | 200 | 3,65 | 550х500 | латунь окисленная |
| 6 | 360 | 325 | 125 | 4,50 | 500х700 | медь окисленная |
| 7 | 410 | 420 | 120 | 5,35 | 650х850 | сталь полированная |
| 8 | 400 | 350 | 150 | 5,00 | 450х650 | алюминий окисленный |
| 9 | 450 | 587 | 110 | 5,30 | 680х580 | латунь полированная |
| 10 | 460 | 547 | 105 | 5,35 | 480х600 | медь полированная |
| 11 | 350 | 523 | 103 | 5,20 | 620х820 | сталь шероховатая |
| 12 | 370 | 557 | 125 | 5,10 | 650х850 | чугун обточенный |
| 13 | 360 | 560 | 130 | 4,95 | 630х830 | алюминий полированный |
Продолжениетаблицы. 5
| 14 | 250 | 520 | 120 | 4,80 | 450х550 | латунь прокатная |
| 15 | 200 | 530 | 130 | 4,90 | 460х470 | сталь полированная |
| 16 | 280 | 540 | 140 | 5,00 | 480х500 | чугун шероховатый |
| 17 | 320 | 550 | 150 | 5,10 | 500х500 | алюминий окисленный |
| 18 | 380 | 637 | 200 | 3,65 | 550х500 | латунь полированная |
| 19 | 360 | 325 | 125 | 4,50 | 500х700 | медь полированная |
| 20 | 410 | 420 | 120 | 5,35 | 650х850 | сталь шероховатая |
| 21 | 400 | 350 | 150 | 5,00 | 450х650 | чугун обточенный |
| 22 | 450 | 587 | 110 | 5,30 | 680х580 | алюминий полированный |
| 23 | 460 | 547 | 105 | 5,35 | 480х600 | латунь прокатная |
| 24 | 350 | 523 | 103 | 5,20 | 620х820 | сталь окисленная |
| 25 | 370 | 557 | 125 | 5,10 | 650х850 | алюминий шероховатый |
| 26 | 450 | 587 | 110 | 5,30 | 450х650 | бетон |
| 27 | 460 | 547 | 105 | 5,35 | 680х580 | железо литое |
| 28 | 350 | 523 | 103 | 5,20 | 480х600 | латунь окисленная |
| 29 | 370 | 557 | 125 | 5,10 | 620х820 | медь окисленная |
| 30 | 280 | 540 | 140 | 5,00 | 480х500 | сталь полированная |
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Источник: https://StudFiles.net/preview/5566488/page:8/
7. Газовоздушный тракт, дымовые трубы, очистка дымовых газов
Газовик - промышленное газовое оборудование Справочник ГОСТ, СНиП, ПБ СНиП II-35-76 Котельные установки
7.1. При проектировании котельных тягодутьевые установки (дымососы и дутьевые вентиляторы) следует принимать в соответствии с техническими условиями заводов-изготовителей. Как правило, тягодутьевые установки должны предусматриваться индивидуальными к каждому котлоагрегату.
7.2. Групповые (для отдельных групп котлов) или общие (для всей котельной) тягодутьевые установки допускается применять при проектировании новых котельных с котлами производительностью до 1 Гкал/ч и при проектировании реконструируемых котельных.
7.3. Групповые или общие тягодутьевые установки следует проектировать с двумя дымососами и двумя дутьевыми вентиляторами. Расчетная производительность котлов, для которых предусматриваются эти установки, обеспечивается параллельной работой двух дымососов и двух дутьевых вентиляторов.
7.4. Выбор тягодутьевых установок следует производить с учетом коэффициентов запаса по давлению и производительности согласно прил. 3 к настоящим нормам и правилам.
7.5. При проектировании тягодутьевых установок для регулирования их производительности следует предусматривать направляющие аппараты, индукционные муфты и другие устройства, обеспечивающие экономичные способы регулирования и поставляемые комплектно с оборудованием.
7.6.*
Проектирование газовоздушного тракта котельных выполняется в соответствии с нормативным методом аэродинамического расчета котельных установок ЦКТИ им. И. И. Ползунова.
Для встроенных, пристроенных и крышных котельных в стенах следует предусматривать проемы для подачи воздуха на горение, расположенные, как правило, в верхней зоне помещения. Размеры живого сечения проемов определяются исходя из обеспечения скорости воздуха в них не более 1,0 м/с.
7.7. Газовое сопротивление серийно выпускаемых котлов следует принимать по данным заводов-изготовителей.
7.8. В зависимости от гидрогеологических условий и компоновочных решений котлоагрегатов наружные газоходы должны предусматриваться подземными или надземными. Газоходы следует предусматривать кирпичными или железобетонными. Применение надземных металлических газоходов допускается в виде исключения, при наличии соответствующего технико-экономического обоснования.
7.9. Газовоздухопроводы внутри котельной допускается проектировать стальными, круглого сечения. Газовоздухопроводы прямоугольного сечения допускается предусматривать в местах примыкания к прямоугольный элементам оборудования.
7.10. Для участков газоходов, где возможно скопление золы, должны предусматриваться устройства для очистки.
7.11. Для котельных, работающих на сернистом топливе, при возможности образования в газоходах конденсата следует предусматривать защиту от коррозии внутренних поверхностей газоходов в соответствии со строительными нормами и правилами по защите строительных конструкций от коррозии.
ДЫМОВЫЕ ТРУБЫ
7.12. Дымовые трубы котельных должны сооружаться по типовым проектам. При разработке индивидуальных проектов дымовых труб необходимо руководствоваться техническими решениями, принятыми в типовых проектах.
7.13. Для котельной необходимо предусматривать сооружение одной дымовой трубы. Допускается предусматривать две трубы и более при соответствующем обосновании.
7.14.* Высота дымовых труб при искусственной тяге определяется в соответствии с Указаниями по расчету рассеивания в атмосфере вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий и Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий. Высота дымовых труб при естественной тяге определяется на основании результатов аэродинамического расчета газовоздушного тракта и проверяется по условиям рассеивания в атмосфере вредных веществ.
При расчете рассеивания в атмосфере вредных веществ следует принимать максимально допускаемые концентрации золы, окислов серы, двуокиси азота и окиси углерода. При этом количество выделяемых вредных выбросов принимается, как правило, по данным заводов изготовителей котлов, при отсутствии этих данных — определяется расчетным путем.
Высота устья дымовых труб для встроенных, пристроенных и крышных котельных должна быть выше границы ветрового подпора, но не менее 0,5 м выше крыши, а также не менее 2 м над кровлей более высокой части здания или самого высокого здания в радиусе 10 м.
7.15.* Диаметры выходных отверстий стальных дымовых труб определяются из условия оптимальных скоростей газов на основании технико-экономических расчетов. Диаметры выходных отверстий кирпичных и железобетонных труб определяются на основании требований п. 7.16 настоящих норм и правил.
7.16. В целях предупреждения проникновения дымовых газов в толщу конструкций кирпичных и железобетонных труб не допускается положительное статическое давление на стенки газоотводящего ствола. Для этого должно выполняться условие R1 следует увеличить диаметр трубы или применить трубу специальной конструкции (с внутренним газонепроницаемым газоотводящим стволом, с противодавлением между стволом и футеровкой).
7.17. Образование конденсата в стволах кирпичных и железобетонных труб, отводящих продукты сжигания газообразного топлива, при всех режимах работы ее допускается.
7.18.*
Для котельных, работающих на газообразном топливе, допускается применение стальных дымовых труб при экономической нецелесообразности повышения температуры дымовых газов.
Для автономных котельных дымовые трубы должны быть газоплотными, изготавливаться из металла или из негорючих материалов. Трубы должны иметь, как правило, наружную тепловую изоляцию, для предотвращения образования конденсата и люки для осмотра и чистки.
7.19.
Проемы для газоходов в одном горизонтальном сечении ствола трубы или стакана фундамента должны располагаться равномерно по окружности.
Суммарная площадь ослабления в одном горизонтальном сечении не должна превышать 40 % общей площади сечения для железобетонного ствола или стакана фундамента и 30 % — для ствола кирпичной трубы.
7.20. Подводящие газоходы в месте примыкания к дымовой трубе необходимо проектировать прямоугольной формы.
7.21. В сопряжении газоходов с дымовой трубой необходимо предусматривать температурно-осадочные швы или компенсаторы.
7.22. Необходимость применения футеровки и тепловой изоляции для уменьшения термических напряжений в стволах кирпичных и железобетонных труб определяется теплотехническим расчетом.
7.23. В трубах, предназначенных для удаления дымовых газов от сжигания сернистого топлива, при образовании конденсата (независимо от процента содержания серы) следует предусматривать футеровку из кислотоупорных материалов по всей высоте ствола. При отсутствии конденсата на внутренней поверхности газоотводящего ствола трубы при всех режимах эксплуатации допускается применение футеровки из глиняного кирпича для дымовых труб или глиняного обыкновенного кирпича пластического прессования марки не ниже 100 с водопоглощением не более 15 % на глиноцементном или сложном растворе марки не ниже 50.
7.24. Расчет высоты дымовой трубы и выбор конструкции защиты внутренней поверхности ее ствола от агрессивного воздействия среды должны выполняться исходя из условий сжигания основного и резервного топлива.
7.25. Высота и расположение дымовой трубы должны согласовываться с местным Управлением Министерства гражданской авиации. Световое ограждение дымовых труб и наружная маркировочная окраска должны соответствовать требованиям Наставления по аэродромной службе в гражданской авиации СССР.
7.26. В проектах следует предусматривать защиту от коррозии наружных стальных конструкций кирпичных и железобетонных дымовых труб, а также поверхностей стальных труб.
7.27. В нижней части дымовой трубы или фундаменте следует предусматривать лазы для осмотра трубы, а в необходимых случаях — устройства, обеспечивающие отвод конденсата.
ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ
7.28. Котельные, предназначенные для работы на твердом топливе (угле, торфе, сланце и древесных отходах), должны быть оборудованы установками для очистки дымовых газов от золы в случаях, когда
Примечание . При применении твердого топлива в качестве аварийного установка золоуловителей не требуется.
7.29.
Выбор типа золоуловителей производится в зависимости от объема очищаемых газов, требуемой степени очистки и компоновочных возможностей на основании технико-экономического сравнения вариантов установки золоуловителей различных типов.
В качестве золоулавливающих устройств следует принимать:
- блоки циклонов ЦКТИ или НИИОГАЗ — при объеме дымовых газов от 6000 до 20000 м3/ч.
- батарейные циклоны — при объеме дымовых газов от 15000 до 150000 м3/ч,
- батарейные циклоны с рециркуляцией и электрофильтры — при объеме дымовых газов свыше 100000 м3/ч.
«Мокрые» золоуловители с низкокалорийными трубами Вентури с каплеуловителями могут применяться при наличии системы гидро-золошлакоудаления и устройств, исключающих сброс в водоемы вредных веществ, содержащихся в золошлаковой пульпе.
Объемы газов принимаются при их рабочей температуре.
7.30. Коэффициенты очистки золоулавливающих устройств принимаются по расчету и должны быть в пределах, установленных прил. 4 к настоящим нормам и правилам.
7.31. Установку золоуловителей необходимо предусматривать на всасывающей стороне дымососов, как правило, на открытых площадках. При соответствующем обосновании допускается установка золоуловителей в помещении.
7.32. Золоуловители предусматриваются индивидуальные к каждому котлоагрегату. В отдельных случаях допускается предусматривать на несколько котлов группу золоуловителей или один секционированный аппарат.
7.33. При работе котельной на твердом топливе индивидуальные золоуловителя не должны иметь обводных газоходов.
7.34.
Форма и внутренняя поверхность бункера золоуловителя должны обеспечивать полный спуск золы самотеком, при этом угол наклона стенок бункера к горизонту принимается 600 и в обоснованных случаях допускается не менее 550.
Бункера золоуловителей должны иметь герметические затворы.
7.35. Скорость газов в подводящем газоходе золоулавливающих установок следует принимать не менее 12 м/с.
7.36. «Мокрые» искрогасители следует применять в котельных, предназначенных для работы на древесных отходах, в случаях когда АрВ≤5000. После золоуловителей искрогасители не устанавливаются.
Источник: https://gazovik-gas.ru/directory/add/snip_2_35_76/trakt.html
Конденсат в дымоходе и точка росы
14.02.2013
A. Бацулин
Для понимания процесса образования конденсата в дымоходах печей важно разобраться с понятием точки росы. Точка росы - температура при которой водяные пары, содержащиеся в воздухе, конденсируются в воду.
При каждой температуре в воздухе может быть растворено не более определенного количества водяного пара. Это количесво называется плотностю насыщенного пара для данной температуры и выражается в килограммах в метре кубическом пространства.
На рис. 1 изображен график зависимости плотности насыщенного пара от температуры. Справа отмечены парциальные давления, соответствующие этим значениям. За основу взяты данные этой таблицы. На рис. 2 изображен начальный участок того же графика.
Рис. 1.
Давление насыщенного водяного пара.
Рис. 2.
Давление насыщенного водяного пара, интервал температур 10 — 120*С
Поясним как пользоваться графиком на простом примере. Возьмем кастрюлю с водой и накроем крышкой. Через какое-то время под крышкой установиться равновесие между водой и насыщенным водяным паром. Пусть температура кастюли будет равна 40*С, тогда плотность пара под крышкой составит около 50 г/м3. Парциальное давление водяных паров под крышкой согласно таблице (и графику) составит 0,07 атм, остальные 0,93 атм составит давление воздуха.
(1 бар = 0,98692 атм). Начнем медленно нагревать кастрюлю, и при 60*С плотность насыщенного пара под крышкой составит уже 0,13 кг/м3, а его парциальное давление — 0,2 атм. При 100*С парциальное давление насыщенного пара под крышкой достигнет одной атмосферы (т. е. внешнего давления), а это означает, что воздуха под крышкой уже не будет. Вода начнет кипеть, а пар уходить из-под крышки.
При этом плотность насыщенного пара под крышкой составит 0,59 кг/м3. Теперь закроем крышку герметично (т.е. превратим ее в автоклав) и вставим в нее предохранительный клапан, к примеру, на 16 атм, а саму кастрюлю продолжим нагревать. Кипение воды прекратится, а давление и плотность пара под крышкой будут расти, и при достижении 200*С давление достигнет 16 атм (см. график). При этом вода вновь закипит, а пар будет выходить из-под клапана.
Теперь плотность пара под крышкой составит 8 кг/м3.
В случае рассмотрения выпадения конденсата из дымовых газов (ДГ) представляет интерес только часть графика до давления 1 атм, т. к. печь сообщается с атмосферой и давление в ней равно атмосферному с точностью до нескольких Па. Очевидно также, что точка росы ДГ ниже 100*С.
водяных паров в дымовых газах
Для определения точки росы дымовых газов (т.е. температуры, при которой из ДГ выпадает конденсат) необходимо знать плотность водяного пара в ДГ, которая зависит от состава топлива, его влажности, коэффициента избытка воздуха и темперературы. Плотность пара равняется массе водяного пара, содержащегося в 1 м3 дымовых газов при данной температуре.
Формулы для объема ДГ были выведены в этой работе, раздел 6.1, формулы П1.3 - П1.8. После преобразований получим выражение для плотности пара в дымовых газах в зваисимости от влажности древесины, коэффициента избытка воздуха и температуры. Влажность исходного воздуха вносит небольшую поправку, и в этом выражении не учитывается.
У формулы простой физический смысл. Если домножить числитель большой дроби на 1/(1+w), то получим массу воды в ДГ, в кг на кг древесины. А если домножить знаменатель на 1/(1+w), то получим удельный объем ДГ в нм3/кг. Множитель с температурами служит для перевода нормальных кубических метров в реальные при температуре Т. После подставления чисел получим выражение:
Теперь можно определить точку росы дымовых газов графическим методом. Наложим график плотности пара в ДГ на график плотности насыщенного водяного пара. Пересечение графиков будет соответствовать точке росы ДГ при соответствующей влажности и избытке воздуха. На рис. 3 и 4 представлен результат.
Рис. 3.
Точка росы дымовых газов при избытке воздуха единица и различной влажности древесины.
Из рис. 3 следует, что при самом неблагоприятном случае, при горении древесины с влажностью 100% (половина массы образцы составляет вода) без избытка воздуха конденсация водяного пара начнется примерно при 70*С.
При типичных для периодических печей условиях (влажность древесины 25% и избыток воздуха около двух) конденсация начнется при охлаждении дымовых газов до 46*С. (см. рис. 4)
Рис. 4.
Точка росы дымовых газов при влажности древесины 25% и различных избытках воздуха.
Из рис. 4 также хорошо видно, что избыток воздуха значительно понижает температуру выпадения конденсата. Подмешивание избыточного воздуха в дымоход - один из способов устранения конденсата в трубах.
Поправка на непостоянство состава топлива
Все вышеприведенные рассуждения справедливы в случае, если состав топлива остается неизменным по времени, например в толивнике сжигается газ или подаются непрерывно пеллеты. В случае горения закладки дров в печи периодического действия состав дымовых газов меняется со временем. Сначала выгорают летучие и испаряется влага, а затем сгорает угольный остаток. Очевидно, что в начальный период содержание водяных паров в ДГ будет значительно выше чем рассчитанное, а на этапе горения угольного остатка - ниже. Попробуем примерно оценить температуру точки росы в начальный период.
Пусть летучие выгорают из закладки в первую треть процесса протопки, также и вся влага, содержащаяся в закладке испаряется за это время. Тогда концентрация водяных паров в первой трети процесса будет в три раза выше средней. При 25% влажности древесины и 2х-кратном избытке воздуха плотность пара составит 0,075 * 3 = 0,225 кг/м3. (см РИС, синий график). Температура конденсации при этом будет 70-75*С. Это примерная оценка, т. к. неизвестно, как же в реальности изменяется состав ДГ по мере прогорания закладки.
Кроме того, из дымовых газов вместе с водой конденсируются недогоревшие летучие, что, видимо, несколько повысит точку росы ДГ.
Конденсат в дымоходах
Дымовые газы, поднимаясь по печной трубе постепенно охлаждаются. При охлаждении ниже точки росы на стенках дымохода начинает выпадать конденсат. Скорость охлаждения ДГ в дымоходе зависит от проходного сечения трубы (площади ее внетренней певерхности), материала трубы и ее засаженности, а так же интенсивности горения. Чем выше скорость горения, тем больше поток дымовых газов, а это означает, что при прочих равных условиях охлаждаться газы будут медленнее.
Образование конденсата в дымоходах печей или печи-камина периодического действия носит циклический характер. В начальный момент, пока труба еще не прогрета, на ее стенках выпадает конденсат, а по мере прогрева трубы конденсат испаряется. Если вода из конденсата успевает испариться полностью, то постепенно пропитывает кирпичную кладку дымохода, и на наружных стенках появляются черные смолистые отложения. Если это происходит на наружном участке дымохода (на улице или в холодном чердачном помещении), то постоянное увлажнение кладки зимой приведет к разрушению печного кирпича.
Падение температуры в дымоходе зависит от его конструкции и величины потока ДГ (интенсивности горения топлива). В кирпичных дымоходах падение Т может достигать 25*С на метр погонный. Этим обосновывается требование иметь температуру ДГ на выходе из печи («на вьюшке») 200-250*С, с той целью, чтобы на оголовке трубы она составила 100-120*С, что заведомо выше точки росы. Падение температуры в утепленных дымоходах типа сендвич составляет всего несколько градусов на метр, и температура на выходе из печи может быть снижена.
Конденсат, образуясь на стенках кирпичного дымохода впитывается в кладку (в силу пористости кирпича), а затем испаряется. В дымоходах из нержавеющей стали (сендвич) даже небольшое количество конденсата, образовавшегося в начальный период сразу начинает стекать вниз, Поэтому, для избежания затекания конденсата в утеплитель дымохода, внутренние трубы собираются таким образом, чтобы верхняя труба вставлялась в нижнюю, т.е. «по конденсату».
Зная скорость горения дров в печи и сечение дымохода можно оценить снижение температуры в дымоходе в расчете на погонный метр по формуле:
q - коэффициент теплопоглощения стенок кирпичного дымохода, 1740 Вт/м2 S - площадь тепловоспринимающей поверхности 1 м дымохода, м2c - теплоемкость отходящих газов, 1450 Дж/нм3*СF - поток отходящих газов, нм3/часV - удельный объем ДГ, при 25% влажности древесины и 2х кратном избытке воздуха, 8 нм3/кгBчас - часовой расход топлива, кг/час
Коэффициент теплопоглощения стенок дымохода условно взят 1500 ккал/м2час, т.к. для последнего газохода печи в литературе приводится значение 2300 ккал/м2час. Расчет носит ориентировочный характер и призван показать общие закономерности. На рис. 5 представлен график зависимости падения температуры в дымоходах сечением 13 х 26 см (пятерик) и 13 х 13 см (четверик) в зависимости от скорости горения дров в топливнике печи.
Рис. 5.Падение температуры в кирпичной дымовой трубе в расчете на погонный метр в зависимости от скорости горения дров в печи (потока отходящих газов). Коэффициент избытка воздуха принят равным двум.
Цифрами в начале и в конце графиков указана скорость ДГ в дымоходе, расчитанная исходя из потока ДГ, приведенного к 150*С, и сечения дымохода. Как видно, для рекомендованых ГОСТ 2127-47 скоростей поряка 2 м/с падение температуры ДГ составляет 20-25*С. Также понятно, что применение дымоходов с сечением больше необходимого может привести к сильному охлаждению ДГ и, как следствие, выпадению конденсата.
Как следует из рис. 5, уменьшение часового расхода дров приводит к уменьшению потока отходящих газов, и, как следствие, к значительному падению температуры в дымоходе. Иными словами - температура отходящих газов, например, в 150*С для кирпичной печи периодического действия, где дрова активно горят и для печи медленного горения (тлеющего) совсем не одно и то же. Как-то пришлось наблюдать такую картину, рис. 6.
Рис. 6.
Конденсат в кирпичном дымоходе от печи длительного горения.
Здесь печь тлеющего горения была подключена к кирпичной трубе сечением в кирпич. Скорость горения в такой печи очень мала - одна закладка может гореть 5-6 часов, т.е. скорость горения составит порядка 2 кг/час. Само-собой, газы в трубе охладились ниже точки росы и в дымоходе начал образовываться конденсат, который пропитал трубу насквозь, и при топке печи каплями стекал на пол. Таким образом, печи длительного горения можно подключать только к утепленным дымоходам типа «сендвич».
Снижение температуры дымовых газов может быть реализовано посредством:
Подбора оптимальных размеров и других характеристик оборудования исходя из требуемой максимальной мощности с учетом расчетного запаса надежности;
Интенсификации передачи тепла технологическому процессу посредством увеличения удельного потока тепла (в частности, при помощи завихрителей-турбулизаторов, увеличивающих турбулентность потоков рабочего тела), увеличения площади или усовершенствования поверхностей теплообмена;
Рекуперации тепла дымовых газов с использованием дополнительного технологического процесса (например, подогрев дополнительной питательной воды с помощью экономайзера);
. установки подогревателя воздуха или воды , или организации предварительного подогрева топлива за счет тепла дымовых газов. Следует отметить, что подогрев воздуха может быть необходим, если технологический процесс требует высокой температуры пламени (например, в стекольном или цементном производстве). Подогретая вода может использоваться для питания котла или в системах горячего водоснабжения (в т.ч. централизованного отопления);
Очистки поверхностей теплообмена от накапливающейся золы и частиц углерода с целью поддержания высокой теплопроводности. В частности, в конвекционной зоне могут периодически использоваться сажесдуватели. Очистка поверхностей теплообмена в зоне горения, как правило, осуществляется во время остановки оборудования для осмотра и ТО, однако в некоторых случаях используется очистка без остановки (например, в нагревателях на НПЗ);
Обеспечение уровня производства тепла, соответствующего существующим потребностям (не превышающего их). Тепловую мощность котла можно регулировать, например, посредством подбора оптимальной пропускной способности форсунок для жидкого топлива или оптимального давления, под которым подается газообразное топливо.
Возможные проблемы
Снижение температуры дымовых газов при определенных условиях может вступать в противоречие с целями обеспечения качества воздуха, например:
Предварительный подогрев воздуха горения приводит к повышению температуры пламени и, как следствие, к более интенсивному образованию NOx, что может привести к превышению установленных нормативов выбросов. Внедрение предварительного подогрева воздуха на существующих установках может оказаться затруднительным или экономически неэффективным вследствие недостатка пространства, необходимости установки дополнительных вентиляторов, а также систем подавления образования NOx (при наличии риска превышения установленных нормативов). Следует отметить, что метод подавления образования NOx при помощи впрыскивания аммиака или мочевины сопряжен с риском попадания аммиака в дымовые газы. Предотвращение этого может требовать установки дорогостоящих датчиков аммиака и системы управления впрыскиванием, а также - в случае значительных вариаций нагрузки - сложной системы впрыскивания, позволяющей впрыскивать вещество в область с надлежащей температурой (например, системы из двух групп инжекторов, установленных на разных уровнях);
Системы газоочистки, включая системы подавления или удаления NOx и SOx, работают лишь в определенном температурном диапазоне. Если установленные нормативы выбросов требуют использования подобных систем, организация их совместного функционирования с системами рекуперации может оказаться сложной и экономически неэффективной;
В некоторых случаях местные органы власти устанавливают минимальную температуру дымовых газов на срезе трубы с целью обеспечения адекватного рассеяния дымовых газов и отсутствия дымового факела. Кроме того, компании могут по собственной инициативе применять подобную практику для улучшения своего имиджа. Широкая общественность может интерпретировать наличие видимого дымового факела как признак загрязнения окружающей среды, в то время как отсутствие дымового факела может рассматриваться как признак чистого производства. Поэтому при определенных погодных условиях некоторые предприятия (например, мусоросжигательные заводы) могут специально подогревать дымовые газы перед выбросом в атмосферу, используя для этого природный газ. Это приводит к непроизводительному расходу энергии.
Энергоэффективность
Чем ниже температура дымовых газов, тем выше уровень энергоэффективности. Однако снижение температуры газов ниже определенного уровня может быть сопряжено с некоторыми проблемами. В частности, если температура оказывается ниже кислотной точки росы (температуры, при которой происходит конденсация воды и серной кислоты, как правило, 110-170оC в зависимости от содержания серы в топливе), это может привести к коррозии металлических поверхностей. Это может потребовать применения материалов, устойчивых к коррозии (такие материалы существуют и могут применяться на установках, использующих в качестве топлива нефть, газ или отходы), а также организации сбора и переработки кислого конденсата.
Срок окупаемости может находиться в диапазоне от менее пяти лет до пятидесяти лет в зависимости от множества параметров, включая размер установки, температуру дымовых газов и т.д.
Перечисленные выше стратегии (за исключением периодической очистки) требуют дополнительных инвестиций. Оптимальным для принятия решения об их использовании является период проектирования и строительства новой установки. В то же время, возможно и внедрение этих решений на существующем предприятии (при наличии необходимых площадей для установки оборудования).
Некоторые применения энергии дымовых газов могут быть ограничены вследствие разницы между температурой газов и потребностями в определенной температуре на входе энергопотребляющего процесса. Приемлемая величина указанной разницы определяется балансом между соображениями энергосбережения и затратами на дополнительное оборудование, необходимое для использования энергии дымовых газов.
Практическая возможность рекуперации всегда зависит от наличия возможного применения или потребителя для полученной энергии. Меры по снижению температуры дымовых газов могут приводить к увеличению образования некоторых загрязняющих веществ.
Красивая эмалированная печь подразумевает красивый эмалированный дымоход.
Разве можно поставить нержавейку?
Новый продукт
Эти эмалированные дымоходы покрыты особым составом высокой термостойкости и кислотостойкости. Эмаль выдерживает очень высокие температуры дымовых газов.
Например, модульные дымоходные системы «LOKKI» производства новосибирского завода «СибУниверсал» имеют такие данные:
- Рабочая температура дымохода 450°С, допускается кратковременное повышение температуры до 900°С.
- Способен выдержать температуру «печного пожара» 1160°С на протяжении 31 минуты. Хотя норматив составляет 15 минут.
Температура дымовых газов
В таблице мы собрали показатели температуры отходящих дымовых газов разных отопительных приборов.
После сопоставления нам становится понятно, что рабочая температура эмалированных дымоходов 450°С не подходит для русских печей и каминов на дровах, банных печей на дровах и угольных котлов, а для всех других видов отопительных приборов этот дымоход вполне подходит.
В описаниях дымоходов системы «Локки» так прямо и сказано, что они предназначены для подключения к любым типам отопительных приборов с рабочей температурой отходящих газов от 80°С до 450°С.
Обратите внимание. Мы любим раскочегарить банную печь докрасна на всю катушку. Да ещё на протяжении длительного времени. Именно потому так высока температура дымовых газов, и именно поэтому так часто в банях происходят пожары.
В указанных случаях, особенно в банных печах, можно использовать толстостенную стальную или чугунную трубу в качестве первого элемента после печи. Дело в том, что основная часть горячих газов охлаждается до приемлемой температуры (меньше 450°С) уже на первом элементе трубы.
Что такое термостойкая эмаль?
Сталь – материал прочный, но имеет существенный недостаток – склонность к коррозии. Чтобы трубы из металла выдерживали неблагоприятные условия, их покрывают защитными составами. Одним из вариантов защитного состава является эмаль, а поскольку речь идет о дымоходах, то эмаль должна быть термостойкой.
Обратите внимание: эмалированные дымоходы имеют двухслойное покрытие, металлическую трубу покрывают сначала грунтовой, а потом покровной эмалью.
Чтобы придать эмали необходимые свойства, в процессе ее приготовления в расплавленную шихту вводят специальные добавки. Основа грунтовой и покровной эмали одинакова, для изготовления шихты используется расплав из:
- Кварцевого песка;
- Каолина;
- Поташа и еще ряда минеральных веществ.
А вот добавки для покровной и грунтовой эмали используются разные. В грунтовый состав вводятся оксиды металлов (никеля, кобальта и пр.). Благодаря этим веществам, обеспечивается надежное сцепление металла со слоем эмали.
В состав покровной эмали добавляют оксиды титана, циркония, а также фториды некоторых щелочных металлов. Эти вещества обеспечивают не только повышенную термостойкость, но и прочность покрытия. А для придания покрытию декоративных свойств в процессе приготовления покровной эмали в расплавленный состав вводятся цветные пигменты
Материал труб
Внимание. Малый вес тонкостенного металла и минеральной ваты позволяет обходиться без устройства специального фундамента дымоходной системы. Трубы монтируются на кронштейнах на любой стене.
Комплектация
В двухстенном исполнении пространство между трубами заполняется минеральной (базальтовой) ватой, которая является негорючим материалом с температурой плавления больше 1000 градусов.
Производители и поставщики эмалированных дымоходных систем предлагают широкий ассортимент комплектующих:
- Трубы двухконтурные и одноконтурные.
- Отводы двухконтурные и одноконтурные.
- Тройники.
- (задвижки) поворотные с фиксацией.
- Крышные разделки — узлы для прохода кровли.
- Потолочные разделки – узлы для прохода потолка.
- Зонты.
- Оголовки.
- Заглушки.
- Фланцы, в том числе декоративные.
- Защитные экраны.
- Крепёж: хомуты, кронштейны, окошки прочистки.
Монтаж
В любом случае дымоход начинаем монтировать «от печки», от отопительного прибора, то есть снизу вверх.
- Внутренняя труба каждого следующего элемента входит внутрь предыдущего элемента. Это предотвращает попадание конденсата или атмосферных осадков на базальтовый утеплитель. А наружная труба, которую часто называют обечайкой, одевается на предыдущую трубу.
- По требованиям нормативов пожарной безопасности, посадка труб (глубина насадки) должна быть не меньше половины диаметра внешней трубы.
- Места стыковки уплотняются хомутами или сажаются на конус. Это определяет производитель конструкции. Для надёжного уплотнения существуют герметики с рабочей температурой 1000°С.
- Стыки труб с тройниками или отводами обязательно крепятся хомутами.
- Кронштейны крепления к стене устанавливаются не реже, чем через 2 метра.
- Каждый тройник крепится на отдельный опорный кронштейн.
- Трасса дымохода не должна иметь горизонтальных участков более одного метра.
- В местах прохода стен, потолка и крыши необходимо использовать элементы, соответствующие требованиям пожарной безопасности.
- Трассы дымоходов не должны соприкасаться с коммуникациями газа, электричества и другими.
В процессе проведения монтажных работ необходимо соблюдать разумную осторожность. Рекомендуется использовать только прорезиненный инструмент, это позволит избежать нарушения целостности покрытия труб (сколов, трещин). Это очень важно, так как в месте повреждения эмали начинает развиваться коррозионный процесс, разрушающий трубу.
В целом можно сказать, что подобные дымоходы имеют несомненные эстетические преимущества, по сравнению с нержавеющими. Но технических, эксплуатационных и монтажных преимуществ не находится.